JP2923027B2 - Ceramic welding method and lance for use in such method - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミツク溶接法及びかかる方法に使用する
のに好適なランスに関する。The present invention relates to a ceramic welding method and a lance suitable for use in such a method.

本発明以前のセラミツク溶接法はグラヴルベルの英国
特許第1330894号及び第2170191号に記載されている。Prior to the present invention, the ceramic welding process is described in Gravrebel UK Patents 1330894 and 2170191.

セラミツク溶接は壁の熱補修のため炉又は他の耐火装
置の耐火壁上に耐火物塊体をその場で形成するのに特に
好適である。それは壁が実質的にその正常運転温度であ
るとき特に実施されるのが好ましい。それはガラス溶接
炉、コークスオーヴン、セメントキルン又は石油化学工
業で使用する炉、又は鉄もしくは非鉄金属で使用する耐
火装置の壁又は壁内張りを補修又は強化するために特に
適している。更に補修はときには例えばガラス溶融炉上
部構造の補修のために、炉の運転中に、又は耐火物物品
の正常運転サイクル中に実施することができる、例えば
鋼注入取瓶を、引き出しと再装入の間の正常間隔内に補
修できる。この方法は又例えば他の耐火物基体の表面仕
上げのため耐火物成分の形成にも有用である。Ceramic welding is particularly suitable for forming in-situ refractory masses on the refractory walls of furnaces or other refractory equipment for thermal repair of the walls. It is particularly preferred when the wall is substantially at its normal operating temperature. It is particularly suitable for repairing or strengthening walls or wall linings of glass welding furnaces, furnaces used in coke ovens, cement kilns or the petrochemical industry, or refractory devices used with ferrous or non-ferrous metals. Further repairs can sometimes be performed during furnace operation or during the normal operating cycle of refractory articles, for example to repair glass melting furnace superstructures, e.g., withdrawing and reloading steel injection bottles. Can be repaired within the normal interval. The method is also useful for forming refractory components, for example, for surface finishing of other refractory substrates.

実施されている如きセラミツク溶接法においては、耐
火物粒子及び燃料粒子の混合物（「セラミツク溶接粉
末」）は粉末貯蔵場所から供給ラインに沿つてランスに
運ばれ、ランスからそれは目標面に対して投射される。
セラミツク溶接粉末を伴つてランス出口を出るキヤリヤ
ーガス（「キヤリヤーガス」）は純（工業的品質の）酸
素であることができる、或いはそれは或る割合の窒素又
は他のガスの如き実質的に不活性なガスを含有してもよ
い。何れの場合においても、セラミツク溶接粉末を伴つ
てランス出口を出るキヤリヤーガスは、燃料粒子の実質
的に完全な燃焼のために少なくとも充分な酸素を含有す
る。供給材料貯蔵所から溶接粉末を導入するガス流がラ
ンス出口を得るキヤリヤーガスと同じ組成を有すべきこ
とは必ずしも必須の要件ではない。キヤリヤーガス中の
必要酸素の幾らか、又は実際には全部を、粉末導入点と
ランスの出口の間の一つ以上の場所で供給ライン中に導
入できる。使用する燃料は、発熱的に酸化されて耐火酸
化物生成物を形成できる材料の粒子から本質的になる。
好適な燃料の例にはアルミニウム、マグネシウム、ジル
コニウム、クロム及びケイ素がある。かかる金属燃料は
単独で又は組合せて使用できる。燃料は燃料し、その燃
焼によつて熱を放出し、耐火物粒子の少なくとも表面を
溶融する、かくして強力に凝着する耐火物溶接塊体が形
成され、それが目標面に良好に接着する。In a ceramic welding process as practiced, a mixture of refractory particles and fuel particles ("ceramic welding powder") is conveyed from a powder storage location along a supply line to a lance where it is projected onto a target surface. Is done.
The carrier gas exiting the lance outlet with the ceramic welding powder ("carrier gas") can be pure (industrial quality) oxygen, or it can be substantially inert, such as a percentage of nitrogen or other gas. A gas may be contained. In each case, the carrier gas exiting the lance with the ceramic welding powder contains at least enough oxygen for substantially complete combustion of the fuel particles. It is not necessary that the gas stream introducing the welding powder from the feedstock reservoir have the same composition as the carrier gas from which the lance exit is obtained. Some, or even all, of the required oxygen in the carrier gas can be introduced into the feed line at one or more locations between the powder introduction point and the lance outlet. The fuel used consists essentially of particles of a material that can be exothermically oxidized to form a refractory oxide product.
Examples of suitable fuels include aluminum, magnesium, zirconium, chromium and silicon. Such metal fuels can be used alone or in combination. The fuel burns, releasing heat by its combustion, forming a refractory weld mass which melts at least the surface of the refractory particles and thus adheres strongly, which adheres well to the target surface.

形成される溶接付着物は、目標面の化学組成とほぼ同
じである化学組成を有するような方法でセラミツク溶接
粉末を選択することが普通行われている。これは炉の温
度サイクルによる補修溶接と補修された耐火物の間の界
面での熱衝撃を減ずるのを助ける。かかる溶接粉末の選
択は又、その補修が作られる場所に対して溶接塊体の耐
火物品質が充分に高いことを確実にすることを助ける。
勿論、溶接が形成される耐火物よりも高品質の補修又は
ライニングを形成するためセラミツク溶接粉末を選択す
ることも知られている。It is common practice to select the ceramic welding powder in such a way that the weld deposits formed have a chemical composition that is approximately the same as the chemical composition of the target surface. This helps to reduce thermal shock at the interface between the repair weld by the furnace temperature cycle and the repaired refractory. The choice of such welding powder also helps to ensure that the refractory quality of the weld mass is sufficiently high for the location where the repair is to be made.
Of course, it is also known to select a ceramic welding powder to form a higher quality repair or lining than the refractory from which the weld is formed.

セラミツク溶接により耐火物塊体を形成するとき、或
る程度の量の多孔度を溶接塊体中に導入できる。かかる
多孔性の程度は一部溶接者の技術に、そして溶接操作を
行う条件によつて決る。かかる多孔性は許容できる、事
実或る情況ではそれは有利なことがある、何故なら高度
の多孔性は熱絶縁を促進するからである。しかしながら
過度の多孔性は、耐火物が特に厳しい腐蝕作用、そして
特に炉内に含まれた溶融材料の腐蝕又は侵蝕作用を受け
る炉の場所では好ましくないことがある。一定の耐火材
料片において許容しうる多孔度は、その材料の固有の耐
火度及びそれが使用に当つて受ける条件によつて決る。When forming a refractory mass by ceramic welding, a certain amount of porosity can be introduced into the weld mass. The degree of such porosity is determined in part by the skill of the welder, and by the conditions under which the welding operation is performed. Such porosity is acceptable, in fact it may be advantageous in certain circumstances, because a high porosity promotes thermal insulation. However, excessive porosity may be undesirable in furnace locations where the refractory is subject to particularly severe corrosive effects, and especially to the corrosive or erosive effects of the molten material contained within the furnace. The permissible porosity of a piece of refractory material depends on the inherent refractoriness of the material and the conditions it will undergo in use.

本発明は特に強度の侵蝕を受けるような装置の部分に
耐火物ライニング又は補修を形成する研究からもたらさ
れる。この侵蝕は特に機械的又は熱機械的摩耗、又は壁
を形成する材料の液体又は気体相腐蝕に原因があるかも
知れず、或いはこれらの効果の組合せによることがあ
る。The invention results in particular from the work of forming refractory linings or repairs on parts of the equipment that are subject to severe erosion. This erosion may be due in particular to mechanical or thermomechanical wear, or liquid or gas phase corrosion of the material forming the wall, or may be due to a combination of these effects.

強力な侵蝕を受ける傾向に対する良好な抵抗のかかる
要求のある一例はガラス溶融炉の分野にある。溶融ガラ
ス浴の表面位置でのガラス溶融炉のタンクブロツクの内
面は、非常に強力な腐蝕作用を受ける耐火物面の特別の
例を提供する。タンクブロツク面は、この場所でブロツ
クの厚さの半分が容易にかつ比較的急速に侵蝕されて落
ちるような程度に非常に急速に侵蝕する。この侵蝕は技
術用語「素地面の侵蝕（Flux line corrosion）」で知
られている。炉の溶融及び清澄域のタンクブロツクの如
き非常な高温にさらされるタンクブロツクは、従来より
高割合のジルコニアを含有する耐火物材料の如く高度耐
火物の材料で形成される。それでさえも、それらは侵蝕
を少なくするために連続的にそして烈しく冷却されなけ
ればならない。One example of such a demand for good resistance to prone to severe erosion is in the field of glass melting furnaces. The inner surface of the tank block of the glass melting furnace at the surface position of the molten glass bath provides a special example of a refractory surface which is subject to very strong corrosive effects. The tank block surface erodes so rapidly that half of the block thickness at this location easily and relatively quickly erodes and falls. This erosion is known by the technical term "Flux line corrosion". Tank blocks that are exposed to very high temperatures, such as tank blocks in the furnace melting and fining zones, are formed of highly refractory materials, such as refractory materials that contain a higher proportion of zirconia than before. Even so, they must be cooled continuously and vigorously to reduce erosion.

特に厳しい侵蝕の危険に曝される耐火物の他の例に
は、例えば鉄及び鋼工業、銅融解及び精錬炉、製鋼又は
引鉄金属工業に使用されるものの如き溶融金属の製造又
は輸送に使用するキヤスチングオリフイス及び取瓶、例
えばトーピードー取瓶がある。セラミツクキルンもここ
に挙げることができる。Other examples of refractories which are particularly at risk of severe erosion include use in the production or transport of molten metals, such as those used in the iron and steel industry, copper melting and smelting furnaces, steelmaking or drawing metal industries. There are casting orifices and bottles, such as Topydo bottles. A ceramic kiln can also be mentioned here.

本発明の主目的は、侵蝕及び腐蝕に対し良好な抵抗を
示す高品質の耐火物溶接塊体を形成することを容易にす
る新規なセラミツク溶接法を提供することにある。It is a primary object of the present invention to provide a novel ceramic welding method that facilitates forming high quality refractory welded blocks that exhibit good resistance to erosion and corrosion.

本発明によれば、酸化されて耐火酸化物を形成できる
耐火物粒子と燃料材料の粒子の混合物を含むセラミツク
溶接粉末を、燃料粒子の実質的に完全な酸化に対して少
なくとも充分な酸素を含有するキヤリヤーガスの一つ以
上の流れの形で面に対し投射し、これによつて投射され
た耐火物粒子の少なくとも表面溶融をするために充分な
熱を放出させ、燃料粒子の酸化熱の下に前記面に対しセ
ラミツク溶接塊体を形成するセラミツク溶接法を提供
し、前記キヤリヤーガス流を囲繞する実質的に連続した
ガスカーテンを形成するようなガスの少なくとも一つの
追加流を前記面に対して投射することを特徴とする。According to the present invention, a ceramic welding powder comprising a mixture of refractory particles that can be oxidized to form a refractory oxide and particles of a fuel material contains at least sufficient oxygen for substantially complete oxidation of the fuel particles. Projecting into the surface in the form of one or more streams of carrier gas, thereby releasing at least sufficient heat to cause at least the surface melting of the projected refractory particles and to reduce the heat of oxidation of the fuel particles. Providing a ceramic welding method for forming a ceramic weld mass on said surface, projecting at least one additional flow of gas onto said surface to form a substantially continuous gas curtain surrounding said carrier gas flow. It is characterized by doing.

驚いたことに、この方法での追加のガスの吹込みは、
侵蝕及び腐蝕に対する良好な抵抗性を有する高品質のセ
ラミツク溶接の形成を可能にし、しかも従来よりも容易
でかつばらつきのないようにする有利な効果を有する。
本発明方法による高品質溶接の達成は、ガスカーテンを
除いた外は他は同じにした方法で溶接を形成したときよ
りも、個々の溶接者の技術への依存性が少ない。本発明
による方法で作つた溶接が、ガスカーテンを除いて、そ
の他は同じである方法で作つた溶接よりも小さい多孔度
を有する傾向があるという事実にこの結果が寄与する。Surprisingly, the additional gas injection in this way
It enables the formation of high quality ceramic welds with good resistance to erosion and corrosion, and has the advantageous effect of being easier and more consistent than in the prior art.
The achievement of high quality welding by the method of the present invention is less dependent on the skill of the individual welder than when the weld is formed in the same way except for the gas curtain. This result contributes to the fact that welds made with the method according to the invention tend to have a lower porosity than welds made with the same method except for gas curtains.

この有利な効果を達成する理由は明らかでない。一つ
の可能性は、ガスカーテンがセラミツク溶接区域を周囲
の炉雰囲気から分離し、かくしてこれらの反応について
の悪い効果を有することからその雰囲気を防止し、反応
帯域での均一作業条件を維持することである。別の可能
性は、ガスカーテンが、形成されたばかりでなお軟い耐
火物付着の温度を低下させる急冷効果を有し、これが溶
接材料の有利な冷却と結晶化を促進しうることにある。
これはひいては、初期のセラミツク溶接塊体が少なくと
も部分的に溶融している間にその中に溶解されて孔を形
成することのあるガスの傾向を減ずる作用をし、かくし
て溶接内に形成される孔をより小さい大きさにし、かく
してその不都合性を少なくすることができる。しかしな
がらこの理論は、目標面上を溶接ランスを連続的に通す
ことによつて付着した材料の周囲層での不均質性による
層別の問題を避けるため、急速冷却を望まない技術分野
によれば普通に受け入れられている分別に反応するもの
になる。The reason for achieving this advantageous effect is not clear. One possibility is that the gas curtain separates the ceramic welding zone from the surrounding furnace atmosphere, thus preventing the atmosphere from having a negative effect on these reactions and maintaining uniform working conditions in the reaction zone It is. Another possibility is that the gas curtain has a quenching effect that lowers the temperature of the newly formed, yet soft refractory deposit, which may promote advantageous cooling and crystallization of the welding material.
This, in turn, acts to reduce the tendency of the initial ceramic weld mass to be dissolved and form pores therein while the at least partially molten mass is formed, thus forming within the weld. The holes can be made smaller, thus reducing their inconvenience. However, this theory is based on the technical field where rapid cooling is not desired in order to avoid stratification problems due to inhomogeneities in the surrounding layers of deposited material by continuously passing the welding lance over the target surface. It will react to what is normally accepted.

本発明の方法は、操作条件の制御の困難な観点におい
て、キヤリヤーガス流の周囲の、従つてセラミツク溶接
反応が生起し、セラミツク溶接付着が形成される帯域の
周囲のガスカーテンの噴射は溶接の形成をもたらす発熱
反応を妨害することから期待されることにおいて驚くべ
きことである。The method according to the invention provides, in a difficult aspect of the control of the operating conditions, the injection of a gas curtain around the carrier gas stream, and thus around the zone in which the ceramic welding reaction takes place and where the ceramic welding deposits are formed. Is surprising in what is expected from interfering with the exothermic reaction that results in

反応に、ガスカーテンの投射が、本発明方法の実施中
耐火物塊体を形成するため反応帯域中で果たすようにな
る異なる要素を制御するための補助的パラメーターを提
供することが実際に観察された。その結果、これは発熱
反応の発生に作用する補助的制御パラメーターを提供
し、これによつて耐火物溶接塊体の形成の改良された制
御を可能にする。It has indeed been observed that, in the reaction, the projection of the gas curtain provides auxiliary parameters for controlling the different factors which will take place in the reaction zone to form the refractory mass during the performance of the process of the invention. Was. As a result, this provides an additional control parameter that affects the occurrence of the exothermic reaction, thereby enabling improved control of the formation of the refractory weld mass.

又ガスカーテンが、反応帯域の囲繞雰囲気の影響を減
ずることを可能にすることも観察された。結果的に反応
帯域は、囲繞雰囲気中に存在することのある乱流をより
良く保護される。例えばこの方法を炉の運転中に使用す
る場合において、反応帯域を、例えば作業場所の近くで
のバーナーの開閉から生ずる障害との関係をよりなくす
ることができる。It has also been observed that gas curtains make it possible to reduce the influence of the surrounding atmosphere of the reaction zone. As a result, the reaction zone is better protected against turbulence which may be present in the surrounding atmosphere. If, for example, the method is used during operation of the furnace, the reaction zone can be made less relevant to obstacles, for example resulting from opening and closing of burners near the work place.

又ガスカーテンは、セラミツク溶接反応を集中させか
つ強化するよう反応帯域中の粒子混合物を限定すること
をより容易に可能にし、かくして高品質の耐火物塊体の
形成をもたらす。ガスカーテンは投射された耐火物材料
及び燃料燃焼生成物を反応帯域に限定することを助け、
それらが形成される溶接塊体中に容易に導入されるよう
にする。形成された耐火物塊体中へのかかる燃焼生成物
の導入は、これらの生成物がそれ自体耐火性酸化物であ
ることから、セラミツク溶接法において不利はない。The gas curtain also makes it easier to limit the particle mixture in the reaction zone to focus and enhance the ceramic welding reaction, thus resulting in the formation of high quality refractory agglomerates. The gas curtain helps to limit the projected refractory material and fuel combustion products to the reaction zone,
Allow them to be easily introduced into the formed weld mass. The introduction of such combustion products into the formed refractory mass is not disadvantageous in the ceramic welding process, since these products are themselves refractory oxides.

ガスカーテンは、粉末放出出口の周囲に環の形に設置
した多数の出口から投射できる。勿論かかる出口は実質
的に連続したカーテンを作るため近接して間を置くこと
が必要である。しかしながら好ましくはガスカーテンは
環状流として投射する。環状カーテン流を投射するため
の連続環状出口の使用はカーテンの効率を促進し、本発
明方法を行うための装置の簡単な構成を可能にすること
もできるキヤリヤーガス流の周囲に保護シースをかくし
て形成し、これによつて酸化性ガス及び粒子混合物を含
有するキヤリヤー流中へ周囲雰囲気からの材料を引き入
れることを阻止することを可能にする、酸化性キヤリヤ
ーガス中の混合物の噴霧及び発熱反応の全域はかくして
囲繞雰囲気から分離することができ、発熱反応に無関係
の元素の混入及び発熱反応を妨害する元素の導入を防止
し、結果として発熱反応をより良く制御できるようにす
る。The gas curtain can be projected from a number of outlets arranged in a ring around the powder discharge outlet. Of course, such outlets need to be closely spaced to create a substantially continuous curtain. Preferably, however, the gas curtain projects as an annular flow. The use of a continuous annular outlet for projecting the annular curtain stream enhances the efficiency of the curtain and also enables a simple construction of the apparatus for carrying out the method according to the invention by forming a protective sheath around the carrier gas stream. The entire range of atomization and exothermic reaction of the mixture in the oxidizing carrier gas, which makes it possible to prevent material from the ambient atmosphere from being drawn into the carrier stream containing the oxidizing gas and the particle mixture, Thus, it can be separated from the surrounding atmosphere, preventing the incorporation of elements irrelevant to the exothermic reaction and the introduction of elements that interfere with the exothermic reaction, so that the exothermic reaction can be better controlled.

キヤリヤーガス及び連行される粒子を囲繞する最も有
効なガスカーテンを形成するため、カーテンガスは、キ
ヤリヤーガス出口から間隔を置いてあるが、個々の出口
は広く離れすぎてはならない一つ以上の出口から投射す
べきである。最良の間隔はキヤリヤーガス出口の大きさ
に大きく依存する。To form the most effective gas curtain surrounding the carrier gas and entrained particles, the curtain gas is spaced from the carrier gas outlets, but the individual outlets are projected from one or more outlets which should not be too far apart Should. The best spacing is highly dependent on the size of the carrier gas outlet.

本発明の好ましい実施態様は、主として小さいとき中
程度の規模の補修を意図し、或いは大きな補修を必要と
するが補修に利用しうる時間に厳密な規制がなく、粒子
を直径8mm〜25mmを有する単一キヤリヤーガス出口を有
するランスから投射する場合を意図する。かかる出口の
断面積は従つて50〜500mm²であろう。かかるランスは30
〜300Kg/hrの速度でセラミツク溶接粉末を投射するのに
好適である。キヤリヤーガスを50〜500mm²の面積を有す
る出口から放出させるようなかかる好ましい実施態様に
おいては、ガスカーテンは、５〜20mmの距離でキヤリヤ
ーガス出口から間隔を置いた一つ以上の出口から放出さ
せる。Preferred embodiments of the present invention are intended primarily for medium-scale repairs when small or require large repairs, but there are no strict restrictions on the time available for repairs and the particles have a diameter between 8 mm and 25 mm. It is intended when projecting from a lance with a single carrier gas outlet. The cross-sectional area of such outlets will be subordinate connexion 50 to 500 mm ^2. 30 such lances
Suitable for projecting ceramic welding powder at a speed of up to 300 kg / hr. In such a preferred embodiment, wherein the carrier gas is discharged from an outlet having an area of 50 to 500 mm ² , the gas curtain is discharged from one or more outlets spaced from the carrier gas outlet at a distance of 5 to 20 mm.

本発明の他の好ましい実施態様は、短時間で行わなけ
ればならない大規模補修を主として意図しており、粒子
は300〜2300mm²の断面積を有するキヤリヤーガス出口を
有するランスから投射する。かかるランスは1000Kg/hr
まで、又はそれ以上でさえある速度でセラミツク溶接粉
末を投射するのに好適である。300〜2300mm²の面積を有
する出口からキヤリヤーガスを放出するようなかかる好
ましい実施態様においては、ガスカーテンは10〜30mmの
距離でキヤリヤーガス出口から距離を置いた一つ以上の
出口から放出する。Another preferred embodiment of the present invention, a short time is primarily intended for large scale repairs which must be made, the particles are projected from a lance having a Kiyariyagasu outlet having a cross sectional area of 300~2300mm ^2. Such lance is 1000Kg / hr
Suitable for projecting ceramic welding powder at a speed up to, or even higher than. In such a preferred embodiment, wherein the carrier gas is discharged from an outlet having an area of 300 to 2300 mm ² , the gas curtain discharges from one or more outlets spaced from the carrier gas outlet at a distance of 10 to 30 mm.

キヤリヤーガス出口とカーテンガス出口の間のこれら
の間隔範囲の一つ又は他を採用すると、異なるガス流が
目標面で偏向されるまでそれらが実質的に分離されたま
までいることを確実にすることによつてそれぞれのガス
流間の妨害を実質的になくすることを可能にしながら、
周囲雰囲気をセラミツク溶接反応帯域間の明確なバリヤ
ーを形成することを促進する。Employing one or the other of these spacing ranges between the carrier gas outlet and the curtain gas outlet ensures that the different gas flows remain substantially separated until they are deflected at the target surface. Thus allowing substantially no obstruction between the respective gas streams,
The ambient atmosphere facilitates the formation of a well-defined barrier between the ceramic welding reaction zones.

有利にはカーテンガスの放出の容積割合は、キヤリヤ
ーガスの放出の容積割合の少なくとも半分である。この
特長の採用は厚く有効なカーテンの形成を容易にする。
例えばカーテンガスの放出割合はキヤリヤーガスの放出
割合の少なくとも2/3であるとよく、或いはそれはキヤ
リヤーガス放出割合よりも大にさえできる。Preferably, the volume fraction of the curtain gas release is at least half the volume fraction of the carrier gas release. The use of this feature facilitates the formation of thick and effective curtains.
For example, the emission rate of the curtain gas may be at least 2/3 of the emission rate of the carrier gas, or it may even be greater than the emission rate of the carrier gas.

カーテンガスの放出速度（常圧で計算して）は好まし
くはキヤリヤーガスの放出速度の1/5より大である。本
発明者等は１時間についての標準立法ｍでガス容積放出
割合を測定し、ガス放出速度は、ガスがその出口を出る
時流れ中のガス圧が標準でありと推定して、ガスが放出
される出口の面積とこの容積放出割合とから計算する。
この特長の採用は有効なカーテンガスの形成を可能にす
る。最良の結果のためには、カーテンガスの放出速度
（常圧で計算して）はキヤリヤーガスの放出速度の1/5
〜3/5の間であるべきことが好ましいことを見出した。
この特長の採用はセラミツク溶接反応帯域中での材料及
びキヤリヤーガス流の流動パターンの低乱流を可能にす
る。更にこの特徴の採用は、この特長を採用しない場合
よりも、キヤリヤーガス流から周囲雰囲気への急激なガ
ス速度勾配を小さくすることを伴い、これは多分キヤリ
ヤーガス流とその連行粒子の稀釈が少ないため、溶接品
質を向上させることが見出される。The release rate of the curtain gas (calculated at normal pressure) is preferably greater than 1/5 of the release rate of the carrier gas. We measure the gas volume release rate in a standard cubic meter for one hour and estimate the gas release rate as the gas pressure in the flow as normal as the gas exits its outlet. Calculated from the area of the outlet and the volume release rate.
The adoption of this feature enables the formation of an effective curtain gas. For best results, the curtain gas release rate (calculated at normal pressure) should be 1/5 of the carrier gas release rate.
It has been found that it should preferably be between ~ 3/5.
The use of this feature allows for low turbulence in the flow pattern of the material and carrier gas flow in the ceramic welding reaction zone. Furthermore, the adoption of this feature involves reducing the steep gas velocity gradient from the carrier gas stream to the surrounding atmosphere than without this feature, possibly due to less dilution of the carrier gas stream and its entrained particles. It has been found to improve welding quality.

本発明の好ましい実施態様において、ガス流は、ラン
スを通つて循環する流体で冷却するランスから放出す
る。かかる冷却は水ジヤケツトを有するランスを用いる
ことによつて容易に達成できる。かかる水ジヤケツトは
キヤリヤーガス及びセラミツク溶接粉末の供給のための
中央管を囲繞するように置き、一方それ自体をカーテン
ガスの搬送のための環状通路によつて囲繞する。水ジヤ
ケツトは、カーテンガス出口とキヤリヤーガス出口の間
の所望の間隔を確実によるような厚さに容易に構成でき
る。或いは、又はそれに加えて、ランスのガス放出管の
全てを囲繞する水ジヤケツトを置くとよい。何れの場合
においても、放出されるカーテンガスの温度は一般にそ
してその実質的に運転温度での炉の補修を考えたとき、
炉内の周囲温度より著しく低いであろう、そしてそれは
キヤリヤーガスの温度に明らかに類似した温度でありう
る。In a preferred embodiment of the invention, the gas stream is discharged from a lance cooled by a fluid circulating through the lance. Such cooling can be easily achieved by using a lance having a water jacket. Such a water jacket is placed so as to surround a central tube for the supply of carrier gas and ceramic welding powder, while surrounding itself by an annular passage for the transport of curtain gas. The water jacket can be easily configured to a thickness that ensures the desired spacing between the curtain gas outlet and the carrier gas outlet. Alternatively or additionally, a water jacket may be placed surrounding all of the lance gas discharge tubes. In any case, the temperature of the curtain gas released is generally and substantially considering the repair of the furnace at its substantially operating temperature,
It will be significantly lower than the ambient temperature in the furnace, which can be a temperature clearly similar to the temperature of the carrier gas.

このことはセラミツク溶接の技術分野での従来から慣
行に全く反するものである。セラミツク溶接を行う時の
何時も変らぬ関心の一つは、目標面上の衝突帯域での温
度を、例えば種々の発熱反応パラメーターの不適切な制
御の結果として、耐火物塊体の形成中低くすぎるように
なることを防止することにある。冷たすぎる衝突帯域は
例えば発熱反応の一時的妨害をもたらしうる。特に温度
が低すぎると、この温度は形成される耐火物耐溶接塊体
中に不規則で制御されない多孔度の形成をもたらし、従
つてそれはかなり多孔性であり、摩耗又は腐蝕に対し抵
抗性を殆ど有しないことが知られている。この多孔性
は、耐火物塊体が噴射ランスの数回の通過によつて形成
されると特に明らかである。This is completely contrary to conventional practice in the field of ceramic welding. One constant concern when performing ceramic welding is that the temperature in the impact zone on the target surface is too low during the formation of the refractory mass, for example as a result of improper control of various exothermic reaction parameters. It is to prevent that from happening. A collision zone that is too cold can result, for example, in a temporary disturbance of the exothermic reaction. Especially if the temperature is too low, this temperature results in the formation of irregular and uncontrolled porosity in the refractory welded mass formed, which is therefore quite porous, making it resistant to wear or corrosion. It is known to have very little. This porosity is particularly evident when the refractory mass is formed by several passes through the injection lance.

衝突帯域を処理すべき面上で変位させるとき、衝突帯
域の周囲に有効なシールドを形成するに充分な量で、こ
の比較的冷たいガスの少なくとも一部は、溶接材料の衝
突直前に処理される面を冷却する傾向がある。このこと
は、許容しうる結果を達成すべきとき、殆どの溶接技術
においては全く推奨されていない。本発明のこの好まし
い例に従い、衝突帯域の周囲の基体面に対して冷却され
たガスカーテンを噴射することに利点があることは全く
驚くべきことである。かかるガス噴射は衝突帯域上に強
力な冷却効果を有する傾向があり、従つてこの冷却は侵
蝕に対し抵抗性の殆どない多孔質塊体の形成をもたらす
ことが期待されるであろう。When displacing the impingement zone on the surface to be treated, at least a portion of this relatively cool gas is treated just prior to impingement of the weld material, in an amount sufficient to form an effective shield around the impingement zone. Tends to cool surfaces. This is not recommended at all in most welding techniques when acceptable results are to be achieved. It is quite surprising that in accordance with this preferred embodiment of the invention, there is an advantage in injecting a cooled gas curtain against the substrate surface around the impingement zone. Such gas injections tend to have a strong cooling effect over the impingement zone, and thus this cooling would be expected to result in the formation of a porous mass that is less resistant to erosion.

しかしながらこれにも拘らず、完全に意外な方法で、
本発明の採用によつて与えられた発熱反応に対する補助
的制御パラメーターが、過去においてセラミツク溶接法
で形成された塊体よりも侵蝕に対しより大なる抵抗性の
密な耐火物塊体の形成を可能にすること、特に冷却ラン
スの使用をしたときそうであることが実質的に証明され
た。この結果は長年にわたつてこの分野の技術者が持つ
ていた意見に反するものであることから非常に驚くべき
ことである。However, despite this, in a completely surprising way,
The auxiliary control parameters for the exothermic reaction provided by the adoption of the present invention result in the formation of a dense refractory mass that is more resistant to erosion than a mass formed by ceramic welding in the past. It has proven substantially possible, especially when using cooling lances. This result is quite surprising as it contradicts the opinions of engineers in the field for many years.

形成される耐火物塊体の多孔度はその耐腐蝕性の程度
を決定する必須の要件の一つである。本来多孔性は耐火
物塊体の組織を弱化させる。更に孔は侵蝕性媒体の到達
ルートを提供し、これによつて耐火物材料を侵蝕に対し
てより敏感なものにする、何故なら侵蝕性媒体が塊体の
内部で作用しうるからである。The porosity of the refractory mass formed is one of the essential requirements that determine its degree of corrosion resistance. Porosity inherently weakens the structure of the refractory mass. In addition, the holes provide a route for the erodible medium to reach, thereby making the refractory material more susceptible to erosion, since the erodible medium can act inside the mass.

又別の考慮に入れなければならぬことがある。明らか
に、投射された耐火物粒子は均質な溶接塊体を形成する
ため少なくともそれらの表面で加熱されて溶融されなけ
ればならず、目標面も強力に加熱されて、付着物とその
面の間に最良の結合を可能にしなければならない。しか
しながら目標帯域での温度が高過ぎると、付着物がその
位で残るには流動性でありすぎる危険がある。勿論この
危険は垂直又は懸吊目標面でより大である。危険は又作
業位置で生起するセラミツク溶接反応がより烈しければ
烈しい程大である。かかる烈しい反応はしかしながらセ
ラミツク溶接反応を維持するため、又は特に目標面の温
度が非常に高くないとき、セラミツク溶接付着物とその
面の間に形成されるべき良好な結合のために充分に目標
面を加熱するためには必須であることがある。ここで例
えば約700℃以下の温度を考える。かかる温度はセメン
トキルン又は化学反応容器の如きおだやかな高温でのみ
行われる方法のための炉又はキルンで遭遇することがで
きる。比較的冷たいガスカーテンの投射が衝突帯域の温
度を制御する手段を提供することが実際に観察された。
それは衝突帯域での高温の結果として、形成される耐火
物塊体を流れることから防止することを容易にする。従
つて各種パラメーターをこの方法の信頼性あるい操作を
与えるべく非常に烈しい発熱反応を作るように調整する
ことを可能にし、付着物と目標面の間の良好な結合を形
成するのを可能にする、これは目標面が非常に高い温度
でないときでさえもそうであり、形成される塊体が流れ
るのを防ぐため衝突帯域を冷却する間になされる。これ
は均質溶接の達成を容易にする。There are other considerations that must be taken into account. Obviously, the projected refractory particles must be heated and melted at least on their surface to form a homogeneous weld mass, and the target surface is also strongly heated, causing a gap between the deposit and that surface. The best coupling must be possible. However, if the temperature in the target zone is too high, there is a risk that deposits will be too fluid to remain in place. Of course, this risk is greater at vertical or suspended target surfaces. The danger is also greater the more severe the ceramic welding reaction that occurs in the working position. Such a violent reaction, however, is sufficient to maintain the ceramic welding reaction, or especially when the temperature of the target surface is not very high, for a good bond to be formed between the ceramic weld deposit and the surface. May be indispensable for heating. Here, for example, a temperature of about 700 ° C. or less is considered. Such temperatures can be encountered in furnaces or kilns for processes that only operate at moderately elevated temperatures, such as cement kilns or chemical reaction vessels. It has been observed in practice that the projection of a relatively cold gas curtain provides a means of controlling the temperature of the collision zone.
It makes it easier to prevent the refractory mass formed from flowing as a result of the high temperatures in the impingement zone. Thus, it is possible to adjust various parameters to create a very violent exothermic reaction to give a reliable operation of the method, and to form a good bond between the deposit and the target surface This is so even when the target surface is not at a very high temperature, and is done while cooling the impingement zone to prevent the formed mass from flowing. This facilitates achieving a homogeneous weld.

カーテン流の冷却効果は又溶接塊体が固化したときそ
れがとる結晶の形に影響を与える重大な効果も更に有
し、これは大きな利点を提供しうる。例えばシリカとア
ルミナの溶融混合物は、それらが徐々に冷却されたとき
ムライトを形成する傾向を有する；一方急速冷却が生ず
ると、アルミナはムライトの形成をせずにシリカ相中に
保持されうるフランダムとして析出する。これは又形成
される溶接塊体の侵蝕に対する抵抗を促進できる。The cooling effect of the curtain flow also has a significant effect on the shape of the crystals it takes when the weld mass solidifies, which can provide significant advantages. For example, a molten mixture of silica and alumina has a tendency to form mullite when they are cooled slowly; while rapid cooling causes alumina to be retained in the silica phase without mullite formation. Precipitates as This can also promote the erosion resistance of the formed weld mass.

必要なガスカーテンを形成するため投射しうる種々の
ガスがあり、ガスの最良の選択は情況によつて決る。非
常に良好な結果はガスカーテンを形成するため二酸化炭
素又は窒素を用いて達成できるが好ましい本発明の実施
態様ではカーテンガスが酸素を含有するとき与えられ
る。例えば空気は安価であり、広く利用できるから空気
を使用するとよい。しかしながら工業的品質の酸素の使
用が好ましく、かかる酸素は通常セラミツク溶接作業の
実施のためにあり、それは目的観点からより有効であ
る。ガスカーテンが酸素を含有するとき、それはセラミ
ツク溶接反応帯域の中間近くに更に酸素受器を設けるこ
とができ、これは使用する燃料粒子の完全燃焼を容易に
する。これはセラミツク溶接塊体内の均質性を促進し、
それは場合によつて、セラミツク溶接粉末中の燃料の割
合を僅かに減少させることができる。しかしながらキヤ
リヤーガス自体は燃料の実質的に完全な燃焼のために少
なくとも充分な酸素を含有すること、従つて前述した如
く有効酸素を実質的に含有しない二酸化炭素又は窒素の
如きガスの使用は有利な結果を与えることが心に生ずる
であろう。There are a variety of gases that can be projected to form the required gas curtain, and the best choice of gas depends on the circumstances. Very good results can be achieved with carbon dioxide or nitrogen to form a gas curtain, but in a preferred embodiment of the present invention are given when the curtain gas contains oxygen. For example, since air is inexpensive and can be widely used, air is preferably used. However, the use of industrial quality oxygen is preferred, such oxygen is usually for performing ceramic welding operations, which is more effective from an objective point of view. When the gas curtain contains oxygen, it can be provided with an additional oxygen receiver near the middle of the ceramic welding reaction zone, which facilitates complete combustion of the fuel particles used. This promotes homogeneity within the ceramic weld mass,
It can optionally reduce the proportion of fuel in the ceramic welding powder slightly. However, the carrier gas itself contains at least enough oxygen for substantially complete combustion of the fuel, and therefore the use of a gas such as carbon dioxide or nitrogen substantially free of available oxygen, as described above, is an advantageous result. Will occur in your heart.

事実或る種の特別な情況では、かかるガスの使用が最
良でありうる。或る群の耐火物材料は、耐火物中に酸素
が拡散するのを妨害するため炭素又はケイ素の如き酸化
しうる材料の粒子を含有する、或いは別の目的のため、
例えば10重量％以下の炭素を含有する塩基性マグネシア
耐火物をコンバーターのため鋼工業で使用する。かかる
耐火物を補修するためそれが必要になつたとき、補修も
一定の割合で酸化しうる材料も含有することを確実にす
ることが好ましい。かかる補修はセラミツク溶接法によ
つて行うことができる。かかる方法はグラヴルベルの英
国特許第2190671号の首題を形成している。In fact, in certain special circumstances, the use of such gases may be best. One group of refractory materials contains particles of an oxidizable material, such as carbon or silicon, to prevent oxygen from diffusing into the refractory, or for another purpose,
For example, basic magnesia refractories containing up to 10% by weight of carbon are used in the steel industry for converters. When it becomes necessary to repair such refractories, it is preferable to ensure that the repair also contains a certain percentage of oxidizable materials. Such repair can be performed by a ceramic welding method. Such a method forms the title of Gravelbell's British Patent No. 2190671.

本発明の好ましい実施態様においては、キヤリヤーガ
ス流中に放出される粒子は、溶接塊体中に混入されるべ
き酸化しうる材料の粒子を含み、カーテン流は実質的に
有効酸素を実質的に含有しない。この特長の採用は、反
応帯域での初期溶接塊体中への追加酸素（ガスカーテン
又は周囲雰囲気からの）の連行を実質的に防止をする効
果を有し、これはかかる酸化しうる材料の燃焼を阻止で
き、従つて付着した溶接塊体中にそのまま残る酸化しう
る材料の収率を増大する。In a preferred embodiment of the present invention, the particles emitted into the carrier gas stream comprise particles of an oxidizable material to be incorporated into the weld mass, and the curtain stream contains substantially available oxygen. do not do. The adoption of this feature has the effect of substantially preventing the entrainment of additional oxygen (from the gas curtain or the surrounding atmosphere) into the initial weld mass in the reaction zone, which can reduce the likelihood of such oxidizable materials. Burning can be inhibited, thus increasing the yield of oxidizable material that remains in the deposited weld mass.

有利には、燃料材料はアルミニウム、ケイ素、マグネ
シウム、ジルコニウム及びクロムからなる群中の１種以
上の材料を含有する。かかる材料は燃焼して烈しい熱を
発生し、耐火酸化物を形成することができる。かかる元
素は必要に応じて単独で又は混合物の形で使用できる。
更にかかる材料の合金を使用できる。燃焼に対しより抵
抗性のある元素と非常に容易にかつ急速に燃焼する元素
の合金比はこれらの元素の緊密な混合物を確実にし、合
金成分の好適な選択によつて更に好ましい反応で進行す
る更に安定な反応を達成できる。Advantageously, the fuel material contains one or more materials from the group consisting of aluminum, silicon, magnesium, zirconium and chromium. Such materials can burn and generate intense heat, forming refractory oxides. Such elements can be used alone or in a mixture as required.
Further, alloys of such materials can be used. The alloy ratio of elements that are more resistant to combustion and elements that burn very easily and rapidly ensures an intimate mixture of these elements and proceeds with a more favorable reaction by a suitable choice of alloying components. A more stable reaction can be achieved.

有利には燃料粒子の少なくとも50重量％が50μｍ未満
の流度を有し好ましくは燃料粒子の少なくとも90重量％
が50μｍの粒度を有する。平均粒度は例えば15μｍ未満
であるとよく、それらの最大粒度は100μｍ未満、好ま
しくは50μｍ未満であるとよい。かかる燃料粒子は容易
に酸化し、これによつて小さい空間で強力な熱エネルギ
ーの発生を容易にし、耐火物材料の粒子間の良好な溶接
の達成を容易にする。これらの燃料粒子の小さい大きさ
は又それらの完全燃焼も促進し、結果として形成される
塊体の均質性を促進する。Advantageously at least 50% by weight of the fuel particles have a flow rate of less than 50 μm, preferably at least 90% by weight of the fuel particles
Has a particle size of 50 μm. The average particle size may be, for example, less than 15 μm, and their maximum particle size may be less than 100 μm, preferably less than 50 μm. Such fuel particles are easily oxidized, thereby facilitating the generation of strong thermal energy in small spaces and facilitating achieving good welding between the particles of the refractory material. The small size of these fuel particles also promotes their complete combustion and promotes the homogeneity of the resulting mass.

特に耐火物の高品質のセラミツク溶接塊体の形成が好
ましい、そのためには、投射される耐火物粒子の重量で
少なくとも大なる部分がアルミナ及び／又はジルコニ
ア、又はマグネシア及び／又はアルミナからなるのが好
ましい。In particular, the formation of high-quality ceramic refractory masses of refractories is preferred, for which the projected refractory particles at least by weight comprise alumina and / or zirconia, or magnesia and / or alumina. preferable.

本発明は本発明方法によつて形成されたセラミツク溶
接塊体に及び、又この方法を実施するため特に用いられ
る装置を含む。The present invention extends to the ceramic weld mass formed by the method of the present invention, and also includes equipment particularly used to perform the method.

従つて本発明は、セラミツク溶接法の実施のため、面
に向う放出通路に沿つてキヤリヤーガス中にセラミツク
溶接粉末の放出の出口を含むランスを含み、かかるラン
スはガスの放出のための第二出口又は第二出口群を含
み、前記第二出口又は第二出口群は、粉末放出通路を囲
繞しかつ一般にそれに対して平行な実質的に連続したカ
ーテンを形成するように、ガスを前記第二出口又は出口
群から放出できるよう粉末出口に対する関係において軸
方向及び半径方向の両方で間隔を置き、造形され、配置
されていることを特徴とする。Accordingly, the present invention includes a lance that includes an outlet for the release of ceramic welding powder in a carrier gas along a discharge passage toward a surface for performing a ceramic welding process, such a lance having a second outlet for the release of the gas. Or a second group of outlets, said second outlet or group of second outlets passing gas to form a substantially continuous curtain surrounding and generally parallel to the powder discharge passageway. Alternatively, it is characterized by being spaced, shaped and arranged both axially and radially in relation to the powder outlet so that it can be discharged from the outlet group.

本発明のランスは簡単であり、粉末出口から放出され
るキヤリヤーガス流及び連行粉末の衝突帯域を周囲にガ
スカーテンを形成することを容易に可能にする。本発明
のこのランスは溶接作業者に高品質セラミツク溶接を達
成できる補助的制御パラメーターを提供する。The lance of the present invention is simple and facilitates the formation of a gas curtain around the carrier gas stream emitted from the powder outlet and the impingement zone of the entrained powder. This lance of the present invention provides the welding operator with additional control parameters that can achieve high quality ceramic welding.

カーテンガスは粉末出口の周囲に配置した噴射オリフ
イスの群から放出するとよい、しかし好ましくはかかる
カーテンガスの放出のための第二出口は連続した環状出
口である。これは酸化ガス及び粒子混合物を含むキヤリ
ヤー流の周囲でガスカーテンを維持する簡単で容易で有
効な方法である。かかる環状出口は厳密に円形である必
要はない。事実所望ならばそれは方形を有していること
ができる。The curtain gas may be discharged from a group of injection orifices arranged around the powder outlet, but preferably the second outlet for the discharge of such curtain gas is a continuous annular outlet. This is a simple, easy and effective way of maintaining a gas curtain around a carrier stream containing an oxidizing gas and a particle mixture. Such an annular outlet need not be strictly circular. In fact, it can have a square shape if desired.

キヤリヤーガス及び連行粒子の周囲で最も有効なガス
カーテンを形成するため、カーテンガスはキヤリヤーガ
ス出口から間隔を置いた一つ以上の出口から放出すべき
である、しかし異なる出口は広く間隔をあけすぎてはな
らない。最良の間隔は、ランスが使用すべく意図された
作業の規模に大きく依存して決る。To form the most effective gas curtain around the carrier gas and entrained particles, the curtain gas should be released from one or more outlets spaced from the carrier gas outlet, but different outlets should not be too widely spaced. No. The best spacing will depend largely on the size of the task the lance is intended to use.

本発明によるあるランスは小程度から中程度の規模の
補修のため、又は時間に臨界的要因がない場合に対して
主として意図している、そしてこのランスは8mm〜25mm
の直径を有するキヤリヤーガス出口を有し、或いは匹敵
する合計出口面積を有する出口群を有する。かかる出口
の（合計）断面積は従つて50〜500mm²であろう。かかる
ランスは30〜300Kg/hrの速度でセラミツク溶接粉末を投
射するのに好適である。かかる粉末出口が50〜500mm²の
合計面積を有するかかる好ましい実施態様においては、
前記第二出口又は各第二出口は粉末出口から５〜20mmの
距離で間隔をあける。Certain lances according to the present invention are primarily intended for small to medium scale repairs or for cases where there is no critical factor in time, and this lance may be 8mm to 25mm
Or a group of outlets having a comparable total outlet area. (Total) cross-sectional area of such outlets will be subordinate connexion 50 to 500 mm ^2. Such a lance is suitable for projecting ceramic welding powder at a rate of 30 to 300 kg / hr. In such a preferred embodiment according the powder outlet has a total area of 50 to 500 mm ^2,
The or each second outlet is spaced at a distance of 5-20 mm from the powder outlet.

本発明による他のランスは、大規模又は急速補修を主
として目的とし、このランスは300〜2300mm²の断面積を
有する単一キヤリヤーガス出口又はキヤリヤーガス出口
群を有する。かかるランスは1000Kg/hrまで又はそれ以
上でさえある速度でセラミツク溶接粉末を投射するのに
好適である。かかる粉末出口が300〜2300mm²の合計面積
を有するかかる好ましい実施態様においては、前記第二
出口又は各第二出口は粉末出口から10〜30mmの距離で間
隔をあける。Other lance according to the invention, a large-scale or primarily intended to quickly repair the lance has a single Kiyariyagasu outlet or Kiyariyagasu outlet group has a cross-sectional area of 300~2300mm ^2. Such a lance is suitable for projecting ceramic welding powder at a rate up to 1000 kg / hr or even higher. In such a preferred embodiment according the powder outlet has a total area of 300~2300mm ^2, wherein the second outlet or each second outlet is spaced from the powder outlet by a distance of 10 to 30 mm.

キヤリヤーガス出口とカーテンガス出口の間のこれら
の間隔範囲の一つ又は他の採用は、異なるガス流間の妨
害を実質的に避けるのを可能にしながら、セラミツク溶
接反応達域と周囲雰囲気の間の明確なバリヤーの形成を
促進する。The use of one or other of these spacing ranges between the carrier gas outlet and the curtain gas outlet allows for substantially avoiding obstructions between different gas flows, while allowing the ceramic welding reaction zone and the ambient atmosphere Promotes the formation of a clear barrier.

本発明のある好ましい実施態様において、かかるラン
スに冷却剤を循環させるためのジヤケツトを組入れる。
好ましい冷却剤はその熱容量及び利用容易性の観点で水
である。かかる水ジヤケツトは、それ自体がカーテンガ
スの搬送のための環状通路で囲繞されているキヤリヤー
ガスとセラミツク溶接粉末の供給のための中央管又は管
群を囲繞するように配置するとよい。水ジヤケツトは、
例えばキヤリヤーガス出口とカーテンガス出口の間の所
望の間隔を確実にするような厚さに容易に構成できる。
或いは、又は追加して、ランスの全ガス放出管を囲繞す
る水ジヤケツトであることができる。何れの場合におい
ても、放出されるカーテンガスの温度は、一般に、そし
て実質的に運転温度での炉の補修を考えたとき、炉内の
雰囲気温度よりもかなり低いであろう、そしてそれは大
体においてキヤリヤーガスの温度に類似した温度であり
うる。In one preferred embodiment of the invention, a jacket for circulating the coolant is incorporated in such a lance.
The preferred coolant is water in view of its heat capacity and ease of use. Such a water jacket may be arranged so as to surround a central tube or tube group for the supply of carrier gas and ceramic welding powder, which itself is surrounded by an annular passage for the transport of curtain gas. The water jacket is
For example, it can easily be constructed to a thickness that ensures the desired spacing between the carrier gas outlet and the curtain gas outlet.
Alternatively or additionally, it may be a water jacket surrounding the entire gas outlet tube of the lance. In any case, the temperature of the released curtain gas will generally be significantly lower than the ambient temperature in the furnace, given the repair of the furnace at substantially and operating temperatures, and which is largely the carrier gas Can be similar to the temperature of

セラミツク溶接塊体の形成についてのこの有利な効果
は既に説明した。それに加えて、冷却ジヤケツトを設け
ることは、過熱されることなく、かなりの長時間の開運
転温度で炉又は他の耐火構造物内の高温雰囲気の如き高
温雰囲気でランスを維持できることを意味する。これは
作業上の理由のための利点を有し、又ランスの有効寿命
を延ばす助けもする。This advantageous effect on the formation of a ceramic weld mass has already been described. In addition, providing a cooling jacket means that the lance can be maintained in a high temperature atmosphere, such as in a furnace or other refractory structure, at a fairly long open operating temperature without overheating. This has advantages for operational reasons and also helps to extend the useful life of the lance.

好ましくは第二出口又は出口群の面積は粉末出口の面
積の2/3〜３倍である。かかる第二出口（群）面積は、
有効ガスカーテンを提供するのに充分な容積で、最適カ
ーテンガス流速度でカーテンガス流を放出するのに有利
である。Preferably, the area of the second outlet or outlets is 2/3 to 3 times the area of the powder outlet. The area of the second exit (group) is
It is advantageous to emit a curtain gas stream at an optimum curtain gas flow rate with a volume sufficient to provide an effective gas curtain.

本発明を図面を参照して実施例によつてここに説明す
る。The invention will now be described by way of example with reference to the drawings.

第１図は本発明の実施例中の基体面上の噴射帯域の図
である。FIG. 1 is a view of an injection zone on a substrate surface in an embodiment of the present invention.

第２図は本発明の噴射ランスの部分断面図である。 FIG. 2 is a partial sectional view of the injection lance of the present invention.

第３図は耐火物塊体について行つた侵蝕試験の図であ
る。FIG. 3 is a diagram of an erosion test performed on the refractory mass.

第１図において、１は、酸化ガス及び耐火物粒子と燃
料の混合物を含むキヤリヤーガス流を基体面に噴射して
耐火セラミツク溶接塊体を形成することが望まれる基体
面の目標部分を表わす。このキヤリヤーガス流は衝突帯
域２で図における面１に衝突する。本発明によれば面１
は、衝突帯域２を囲繞する一つ以上の周囲ガスジエツト
で同時に噴射されて衝突帯域２の周囲にガスカーテンを
形成する。第１図は、衝突帯域２に近く囲繞する環状帯
域３で面１とガスカーテンの交差を略示している。環状
帯域３は実際には衝突帯域２から僅かに離れていてもよ
く、或いはこれとは反対に、環状帯域３と衝突達域２は
部分的に相互に侵入していてもよいことは明らかであ
る。In FIG. 1, 1 represents a target portion of a substrate surface where it is desired to inject a carrier gas stream containing an oxidizing gas and a mixture of refractory particles and fuel onto the substrate surface to form a refractory ceramic weld mass. This carrier gas stream impinges on surface 1 in the figure in collision zone 2. Surface 1 according to the invention
Are injected simultaneously with one or more surrounding gas jets surrounding the collision zone 2 to form a gas curtain around the collision zone 2. FIG. 1 schematically shows the intersection of the surface 1 and the gas curtain in an annular zone 3 surrounding the collision zone 2. Obviously, the annular zone 3 may be slightly separated from the collision zone 2 or, on the contrary, the annular zone 3 and the collision reach 2 may partially penetrate each other. is there.

第２図において、ランス５の噴射ヘツド４は、酸化ガ
ス中に分散された粒子の混合物を含有するキヤリヤーガ
ス流７を噴射するための中央出口６を有する。単一中央
出口６の代りに、ランスはキヤリヤーガス流７を噴射す
るため幾つかの出口の群を含んでもよい。この種の出口
群を含む噴射ランスは例えばグラヴルベルの英国特許第
2170122号に記載されている。ランスヘツド４は、本発
明により、カーテンガス噴射手段も有する。第２図に示
した例において、カーテンガス噴射手段は、実質的に連
続した環状ガス流９を噴射するため中央出口６に囲繞
し、それから間隔を置いた環状出口８を含有する。ガス
流９はガスカーテン３′を形成し、これは環状帯域３で
面１に衝突する。特別の例において、環状出口８の面積
は中央出口６の面積の２倍より僅かに大である。酸化ガ
ス中に分散された粒子の混合物は供給管11を介して導入
し、カーテンガスジエツトのガスはダクト11を介して導
入する。ランス５は又冷却水入口及び出口を有する外側
冷却環12も有する。第２図は又中央出口６から間隔を置
いて環状出口８を保持する冷却水入口及び出口を有する
冷却管13も示す。この冷却管はしかしながら所望によつ
ては省略でき、例えば7mmで中央出口６から間隔を置い
て環状出口８を保つことを可能にする単一の小さい挿入
物で置換できる。In FIG. 2, the injection head 4 of the lance 5 has a central outlet 6 for injecting a carrier gas stream 7 containing a mixture of particles dispersed in an oxidizing gas. Instead of a single central outlet 6, the lance may include several outlet groups for injecting the carrier gas stream 7. Injection lances containing this type of outlet group are described, for example, in
No. 2170122. The lance head 4 also has curtain gas injection means according to the invention. In the example shown in FIG. 2, the curtain gas injection means contains an annular outlet 8 surrounded by a central outlet 6 and spaced therefrom for injecting a substantially continuous annular gas stream 9. The gas stream 9 forms a gas curtain 3 ′, which impinges on the surface 1 in the annular zone 3. In a particular example, the area of the annular outlet 8 is slightly larger than twice the area of the central outlet 6. The mixture of particles dispersed in the oxidizing gas is introduced via a supply pipe 11, and the gas of the curtain gas jet is introduced via a duct 11. The lance 5 also has an outer cooling ring 12 having a cooling water inlet and outlet. FIG. 2 also shows a cooling pipe 13 having a cooling water inlet and outlet which holds the annular outlet 8 spaced from the central outlet 6. This cooling tube can, however, be omitted if desired, and can be replaced by a single small insert, for example 7 mm, which allows to keep the annular outlet 8 spaced from the central outlet 6.

第３図は耐火セラミツク溶接塊体についての侵蝕試験
の図である。試験すべき耐火物塊体から切り取つたプリ
ズム状のバー14を坩堝（図示せず）中に含有させた1550
℃での溶融ガラス浴15中に部分的に浸漬する。この温度
は、ガラス溶融炉中の溶融ソーダライムガラス（普通の
窓ガラス）に通常使用される最高温度より高い。バーは
浸漬保持し、16時間後にその摩耗度を試験した。FIG. 3 is a diagram of an erosion test on a refractory ceramic welded mass. 1550 A prismatic bar 14 cut from the refractory mass to be tested was contained in a crucible (not shown).
Partially immersed in a molten glass bath 15 at ° C. This temperature is higher than the highest temperature normally used for molten soda-lime glass (normal glazing) in a glass melting furnace. The bars were dipped and tested for wear after 16 hours.

実施例 １ ガラス溶融炉の溶融終了のタンクブロツクは炉を冷却
することなく補修しなければならない。これらのブロツ
クは素地面侵蝕が生起した溶融ガラス浴の表面の位置で
本質的に高度に侵蝕される。これらのタンクブロツクは
アルミナ及びジルコニアを基にした高度に耐火性の電融
煉瓦であり、その組成は重量で、アルミナ50〜51％、ジ
ルコニア32〜33％、シリカ15〜16％及び酸化ナトリウム
約１％を有し、3.84の真密度を有する。補充のためこの
面に到達できるようにするため、溶融ガラスの液面を約
20cm降下させた。補修を行うため、酸化ガス及び耐火物
粒子と燃料の混合物を含有するキヤリヤーガス流を熱い
タンクブロツク上に噴射した。粒子混合物は、重量で全
混合物の８〜４％のAl及び４〜８％のSiから作つた燃料
12％と共に、40〜50％のZrO₂、38〜44％のAl₂O₃を含有
していた。ケイ素粒子は６μｍの平均粒度及び5000cm²/
gの比表面積を有する粒子であつた。アルミニウム粒子
は５μｍの平均粒度及び4700cm²/gの比表面積を有する
粒子であつた。アルミニウム及びケイ素の最大粒度は50
μｍを越えなかつた。ケイ素及びアルミニウム粒子は燃
焼して耐火物粒子を少なくとも部分的に溶融し、かくし
てそれらを結合させるに充分な熱を放出した。ジルコニ
アの耐火物粒子は150μｍの平均粒度を有し、アルミナ
の耐火物粒子は100μｍの平均粒度を有していた。Example 1 A tank block at the end of melting of a glass melting furnace must be repaired without cooling the furnace. These blocks are essentially highly eroded at the location of the surface of the molten glass bath where the ground erosion has occurred. These tank blocks are highly refractory fused bricks based on alumina and zirconia, the composition of which is 50-51% alumina, 32-33% zirconia, 15-16% silica and about 15-16% sodium oxide by weight. It has 1% and a true density of 3.84. In order to be able to reach this level for refilling, the level of the molten glass
Dropped 20 cm. For repair, a carrier gas stream containing oxidizing gas and a mixture of refractory particles and fuel was injected over the hot tank block. The particle mixture is a fuel made from 8-4% Al and 4-8% Si by weight of the total mixture.
With 12%, 40-50% of ZrO _2, had containing Al ₂ O ₃ of 38-44%. The silicon particles have an average particle size of 6 μm and 5000 cm ² /
The particles had a specific surface area of g. The aluminum particles were particles having an average particle size of 5 μm and a specific surface area of 4700 cm ² / g. Maximum particle size of aluminum and silicon is 50
Not exceeding μm. The silicon and aluminum particles burned and at least partially melted the refractory particles, thus releasing enough heat to bond them. The zirconia refractory particles had an average particle size of 150 μm, and the alumina refractory particles had an average particle size of 100 μm.

炉タンクブロツクの面上に形成した耐火物塊体のガラ
スによる腐蝕に対する抵抗性を試験するため、本発明方
法を用い試験炉中で1500℃に過熱したスペアタンクブロ
ツクの面上に先ず耐火物塊体を形成した。この試験のた
め、混合物の形で８重量％のSi及び４重量％のAlを使用
した。To test the resistance of the refractory mass formed on the surface of the furnace tank block to corrosion by glass, first use the method of the present invention to place the refractory mass on the surface of the spare tank block heated to 1500 ° C in a test furnace. Formed body. For this test, 8% by weight of Si and 4% by weight of Al were used in the form of a mixture.

酸化ガス中に分散した粒子の混合物を第２図に示した
ランス５で噴射した。それは供給管10を介して導入し
た。中央粉末出口６は円形であり、113mm²の面積を有し
ていた。混合物は25Nm³/hrの速度で酸化ガスとして酸素
を用い、30Kg/hrの流速で噴射した。粒子混合物及び酸
化ガスを含有するキヤリヤーガス流７を衝突帯域２で処
理すべき面１に衝突させた。本発明に従い、この面１に
は衝突帯域２の周囲でガスカーテン３′を形成するカー
テンガスジエツトも噴射した。本実施例においては、カ
ーテンガスジエツトは、衝突帯域２にランス５のヘツド
４から通路に沿つてキヤリヤーガス流７を囲繞する環状
ガス流９の形で40Nm³/hrの流速で環状出口８を通つて噴
射した純酸素で形成した。環状出口８は円形断面を有
し、310mm²の面積を有していた。環状出口８は粉末出口
６から13mm間隔をあけた。A mixture of the particles dispersed in the oxidizing gas was injected by the lance 5 shown in FIG. It was introduced via feed line 10. Central powder outlet 6 is circular and had an area of 113 mm ^2. The mixture was injected at a flow rate of 30 kg / hr using oxygen as the oxidizing gas at a rate of 25 Nm ³ / hr. A carrier gas stream 7 containing the particle mixture and the oxidizing gas was impinged in the impingement zone 2 on the surface 1 to be treated. According to the invention, this surface 1 was also sprayed with a curtain gas jet which forms a gas curtain 3 'around the collision zone 2. In this embodiment, the curtain gas jet passes through the annular outlet 8 at a flow rate of 40 Nm ³ / hr in the form of an annular gas stream 9 surrounding the carrier gas stream 7 along the passage from the head 4 of the lance 5 to the collision zone 2. It was formed with pure oxygen injected through. The annular outlet 8 had a circular cross section and an area of 310 mm ² . The annular outlet 8 was separated from the powder outlet 6 by 13 mm.

この方法の実施中、ガスカーテン３′は、セラミツク
溶接反応について及び耐火物塊体の形成について作用す
る補助的手段を提供した。セラミツク溶接反応は安定し
ており、比較的良く規定された。形成された塊体の真多
孔度は９％であり、その見掛多孔度は1.5％であつた。
本明細書で使用するとき、「見掛多孔度」は浸漬に類似
した方法で測定する、従つて耐火物材料中の開放孔を計
算に入れただけである：「真多孔度」も耐火物材料中の
独立孔も計算に入れる。形成された耐火物塊体の見掛密
度、即ちその孔を有する塊体の密度は3.5であつた。こ
の塊体の真空度又は絶対密度、即ち耐火物マトリツクス
材料の密度は孔の影響を除くため微細に破砕した試料に
ついて測定し、3.85であつた。During the implementation of this method, the gas curtain 3 'provided an auxiliary means to act on the ceramic welding reaction and on the formation of the refractory mass. The ceramic welding reaction was stable and well defined. The true porosity of the formed mass was 9% and its apparent porosity was 1.5%.
As used herein, "apparent porosity" is measured in a manner similar to immersion, thus only accounting for open pores in the refractory material: "True porosity" also refers to refractory. Independent pores in the material are also taken into account. The apparent density of the refractory mass formed, that is, the density of the mass having the pores was 3.5. The degree of vacuum or absolute density of the mass, ie the density of the refractory matrix material, was measured on a finely crushed sample to eliminate the effects of pores and was 3.85.

この耐火セラミツク溶接塊体から20×20×20mmのプリ
ズム状バー14（第３図）を切り取つた。この試験バーを
坩堝（図示せず）中に含有させた1550℃での溶融ガラス
の浴15中に部分的に浸漬した。16時間後のバーの摩耗度
を測定した。A 20 × 20 × 20 mm prismatic bar 14 (FIG. 3) was cut from the refractory ceramic weld mass. The test bar was partially immersed in a bath 15 of molten glass at 1550 ° C. contained in a crucible (not shown). The wear of the bar after 16 hours was measured.

比較のため、同じ大きさの対照試料を作り、同じ温度
での同じ溶融ガラス浴中に部分的に浸漬して保持した。
比較を容易にするため、対照試料と試験バーの図面を第
３図に重ねて示した。対照試料は、カーテンガスジエツ
トを除いたこと以外は実施例１の耐火物塊体と同じ方法
で形成した耐火物塊体から切り取つたプリズム状バーで
あつた、即ち耐火物セラミツク溶接塊体は本発明の範囲
外の方法で形成した。この方法で形成した耐火物塊体1
9.7％の真多孔度及び3.5％の見掛多孔度を有していた。
それは3.03の見掛密度及び3.77の絶対密度を有してい
た。For comparison, a control sample of the same size was made and held partially immersed in the same molten glass bath at the same temperature.
For ease of comparison, drawings of the control sample and the test bar are shown in FIG. The control sample was a prismatic bar cut from the refractory mass formed in the same manner as the refractory mass of Example 1 except that the curtain gas jet was omitted, ie, the refractory ceramic welded mass was Formed in a manner outside the scope of the invention. Refractory mass formed by this method 1
It had a true porosity of 9.7% and an apparent porosity of 3.5%.
It had an apparent density of 3.03 and an absolute density of 3.77.

16時間後対照試験のバー14は点線16で略示した形をと
つた。バー14の浸漬部分17はガラス浴中へのその浸漬の
結果としてかなりの腐蝕を受けたことを知ることができ
る。プリズムの縁は丸くなつた。溶融ガラス浴15の表面
18は試料を著しく侵蝕し、それに参照数字19で示した帯
域で素地面侵蝕形を与えたことを知ることができる。素
地面侵蝕の中央でのバーの直径はその正常値の約1/3に
減少した。After 16 hours, the bar 14 of the control test had the shape outlined by the dotted line 16. It can be seen that the immersion portion 17 of the bar 14 has undergone considerable corrosion as a result of its immersion in the glass bath. The edge of the prism was rounded. Surface of molten glass bath 15
It can be seen that 18 significantly eroded the sample, giving it a ground erosion shape in the zone indicated by reference numeral 19. The diameter of the bar at the center of the ground erosion was reduced to about 1/3 of its normal value.

本発明の方法を実施することによつて形成した耐火物
塊体から切り取つたバー14は、16時間後、点線20で示し
た形をとつた。浸漬部分は侵蝕は明らかに小さい。プリ
ズムの縁は大きな程度に丸くならなかつた。素地面侵蝕
19は対照試料におけるよりもはるかに小さいことが証明
された。素地面侵蝕の中央でのバーの直径はその正常値
の約2/3に減少しただけであつた。このように本発明の
方法の使用によつて、従来法によつて形成した塊体より
も侵蝕に対し非常に大なる抵抗性の耐火物塊体の製造を
可能にした。バーの断面の顕微鏡試験では実際に残存金
属相がないことも示した、これは金属粒子の酸化が実際
に完全であつたことを示している。この要因は、金属相
と溶融ガラスの接触がガラス中に泡を発生させることが
知られているので、溶融ガラスと接触するようにならな
ければならない耐火物塊体にとつて非常に有利である。Bars 14 cut from the refractory mass formed by practicing the method of the present invention took the shape indicated by dotted line 20 after 16 hours. The immersion area is clearly less eroded. The edge of the prism was not rounded to a large extent. Ground erosion
19 proved to be much smaller than in the control sample. The diameter of the bar at the center of the ground erosion only decreased to about 2/3 of its normal value. Thus, the use of the method of the present invention has enabled the production of refractory masses that are much more resistant to erosion than masses formed by conventional methods. Microscopic examination of the cross section of the bar also showed that there was in fact no residual metal phase, indicating that the oxidation of the metal particles was in fact complete. This factor is very advantageous for refractory agglomerates that must come into contact with the molten glass, as the contact between the metallic phase and the molten glass is known to generate bubbles in the glass. .

実施例 ２ 第１図の改変例として、キヤリヤーガス流７の酸素流
割合３を30Nm³/hrとし、カーテンガスジエツト９の酸素
流割合を20Nm³/hrとしたこと以外は実施例１と同じ方法
で耐火セラミツク溶接塊体を作つた。形成された耐火セ
ラミツク溶接塊体は２％の見掛多孔度、8.3％の真多孔
度、3.56の見掛密度及び3.88の真密度を有していた。As a modification of the second embodiment FIG. 1, the oxygen flow rate 3 Kiyariyagasu flow 7 and 30 Nm ³ / hr, except that the oxygen flow rate of the curtain gas jet 9 was 20 Nm ³ / hr same as in Example 1 The method made a refractory ceramic welded mass. The refractory ceramic weld mass formed had an apparent porosity of 2%, a true porosity of 8.3%, an apparent density of 3.56 and a true density of 3.88.

このせらセラミツク溶接塊体からプリズム状バー14を
切りとり、坩堝中に含有させた溶融ガラス浴15中に浸漬
した。16時間後侵蝕試験は実施例１のセラミツク溶接塊
体に類似した侵蝕を示した。バーは点線20で示した形を
とつた。このバーの断面の顕微鏡試験も実際に残存金属
相がないことを示した。The prismatic bar 14 was cut out from the ceramic welding mass and immersed in a molten glass bath 15 contained in a crucible. After 16 hours the erosion test showed erosion similar to the ceramic weld mass of Example 1. The bar has the shape shown by dotted line 20. Microscopic examination of the cross section of this bar also showed that there was in fact no residual metallic phase.

実施例 ３ カーテンガスジエツト９を20Nm³/hrの流速で噴射させ
た二酸化炭素で形成し、キヤリヤーガス流７の酸素を30
Nm³/hrの流速で噴射したこと以外は実施例１と同じ方法
で耐火セラミツク溶接塊体を作つた。セラミツク溶接反
応は安定し、比較的良く規定されたことも観察された。
形成された耐火セラミツク溶接塊体は1.5％の見掛多孔
度、4.6％の真多孔度、3.5の見掛密度及び3.67の絶対密
度を有していた。Example 3 A curtain gas jet 9 was formed with carbon dioxide injected at a flow rate of 20 Nm ³ / hr, and oxygen in the carrier gas stream 7 was
A refractory ceramic welded lump was produced in the same manner as in Example 1 except that the injection was performed at a flow rate of Nm ³ / hr. It was also observed that the ceramic welding reaction was stable and relatively well defined.
The refractory ceramic weld mass formed had an apparent porosity of 1.5%, a true porosity of 4.6%, an apparent density of 3.5 and an absolute density of 3.67.

このセラミツク溶接塊体からプリズム状バー14を切り
取り、坩堝中に含有させた溶融ガラス浴15中に部分的に
浸漬した。16時間後侵蝕試験は実施例１のセラミツク溶
接塊体と同様の侵蝕を示した。バーは点線20で示した形
を実質的にとつた。The prismatic bar 14 was cut from the ceramic welded mass and partially immersed in a molten glass bath 15 contained in a crucible. The erosion test after 16 hours showed the same erosion as the ceramic welded mass of Example 1. The bar has substantially the shape shown by the dotted line 20.

実施例 ４ ガスカーテン９を18Nm³/hrの流速で噴射した窒素で形
成し、キヤリヤーガス流７の酸素を30Nm³/hrの流速で噴
射したこと以外は実施例１と同じ方法で耐火セラミツク
溶接塊体を作つた。セラミツク溶接反応は安定で比較的
良く規定されたことも観察された。形成された耐火セラ
ミツク溶接塊体は2.5％の見掛多孔度、3.5％の見掛密度
及び3.69の真密度を有していた。Example 4 A refractory ceramic welding ingot was formed in the same manner as in Example 1 except that the gas curtain 9 was formed of nitrogen injected at a flow rate of 18 Nm ³ / hr, and oxygen of the carrier gas stream 7 was injected at a flow rate of 30 Nm ³ / hr. Made a body. It was also observed that the ceramic welding reaction was stable and relatively well defined. The refractory ceramic weld mass formed had an apparent porosity of 2.5%, an apparent density of 3.5% and a true density of 3.69.

このセラミツク溶接塊体からプリズム状バー14を切り
取り、坩堝中に含有させた溶融ガラス浴15中に部分的に
浸漬した。16時間後、侵蝕試験は実施例１のセラミツク
溶接塊体と同様の侵蝕を示した。バーは実質的に点線20
で示した形をとつた。The prismatic bar 14 was cut from the ceramic welded mass and partially immersed in a molten glass bath 15 contained in a crucible. After 16 hours, the erosion test showed the same erosion as the ceramic weld mass of Example 1. Bar is virtually dotted 20
It took the shape indicated by.

実施例 ５ 約1500℃の温度で、シリカ煉瓦で形成した炉ヴオール
トに団結補修を行うため、重量で下記の混合物を使用し
た:87％の耐火シリカ粒子、12％の燃焼性ケイ素粒子及
び１％の燃焼性アルミニウム粒子。ケイ素及びアルミニ
ウム粒子はそれぞれ10μｍ未満の平均粒度を有し、ケイ
素の比表面積は4000cm²/gであり、アルミニウムのそれ
は6000cm²/gであつた。アルミニウム及びケイ素粒子の
最大粒度は50μｍを越えなかつた。Example 5 At a temperature of about 1500 ° C., the following mixture was used by weight to carry out a unity repair on a furnace vault made of silica brick: 87% refractory silica particles, 12% combustible silicon particles and 1% Flammable aluminum particles. Silicon and aluminum particles have an average particle size of less than 10μm, respectively, the specific surface area of silicon is 4000 cm ² / g, its aluminum was found to be 6000 cm ² / g. The maximum particle size of the aluminum and silicon particles did not exceed 50 μm.

この混合物を本発明方法を用いて噴射した。粒子混合
物は、キヤリヤーガス流７の形で噴射するため材料35Kg
/hrの速度及び酸素25Nm³/hrの速度で供給間10を介して
純酸素と共に導入した。本発明に従つて、処理すべき目
標面１を、衝突帯域２の周囲でガスカーテン３′を形成
するカーテンガスジエツトを用いて噴射した。本実施例
においては、カーテンガスジエツトは、衝突帯域２にラ
ンスのヘツドからその通路に沿つてキヤリヤーガス流７
を囲繞するカーテンガスジエツト９の形で30Nm³/hrの流
速で噴射した純酸素で形成した。形成されたセラミツク
溶接塊体中に非燃焼金属は実際に見出されなかつた。This mixture was sprayed using the method of the present invention. The particle mixture is injected in the form of a carrier gas stream 7 with 35 kg of material.
Introduced with pure oxygen via feed 10 at a rate of / hr and oxygen at a rate of 25 Nm ³ / hr. In accordance with the invention, the target surface 1 to be treated is injected using a curtain gas jet which forms a gas curtain 3 'around the collision zone 2. In this embodiment, a curtain gas jet is introduced into the collision zone 2 from the head of the lance along the path of the carrier gas stream 7.
Was formed with pure oxygen sprayed at a flow rate of 30 Nm ³ / hr in the form of a curtain gas jet 9 surrounding. No non-combustible metals were found in the formed ceramic weld mass.

比較により、同じ25Nm³/hrの酸素流速を用い、30Kg/h
rの速度で前述したのと同じ混合物を噴射することによ
つて耐火セラミツク溶接塊体を形成した。しかしながら
この比較例は酸素のカーテンジエツトを除いた。By comparison, 30 Kg / h using the same oxygen flow rate of 25 Nm ³ / hr
A refractory ceramic welded mass was formed by injecting the same mixture as described above at a speed of r. However, in this comparative example, the oxygen curtain jet was omitted.

本発明の方法の実施中、ガスカーテン３′は比較試験
のため存在しなかつた耐火セラミツク溶接塊体の形成を
制御する作用の補助的手段を提供することが観測され
た。更にガスカーテン３′は、補修中炉の操作による雰
囲気乱流が耐火セラミツク溶接塊体の形成に実際上降下
を有しないように衝突帯域２を分離した。セラミツク溶
接反応はより安定で、良く規定され、断続的に生起する
ことはなかつた。During the practice of the method of the present invention, it was observed that the gas curtain 3 'provided an auxiliary means of action to control the formation of a refractory ceramic weld mass that was not present for comparative testing. In addition, the gas curtain 3 'separated the impingement zone 2 so that atmospheric turbulence from the operation of the furnace during repair had virtually no drop in the formation of the refractory ceramic weld mass. The ceramic welding reaction was more stable, well-defined and did not occur intermittently.

実施例 ６ 非鉄金属工業で使用する銅コンバーターを補修した。
重量で40％の酸化クロム粒子、48％のマグネシウム粒子
及び12％のアルミニウム粒子の組成を混合物が有してい
たこと以外は実施例５と同じ方法を使用した。アルミニ
ウム粒子は45μｍの公称最大粒度及び3000cm²/gより大
なる比表面積を有していた。耐火物粒子は全て2mm未満
の最大粒度を有していた。本実施例も、本発明の実施の
結果として、ガスカーテンがセラミツク溶接反応の発生
及び耐火セラミツク溶接塊体の形成を制御するための作
用の補助的手段を提供することを示した。セラミツク溶
接反応は安定で良く規定された。Example 6 A copper converter used in the non-ferrous metal industry was repaired.
The same method as in Example 5 was used, except that the mixture had a composition of 40% chromium oxide particles, 48% magnesium particles and 12% aluminum particles by weight. The aluminum particles had a nominal maximum particle size of 45 μm and a specific surface area greater than 3000 cm ² / g. All refractory particles had a maximum particle size of less than 2 mm. This example also showed that, as a result of the practice of the present invention, the gas curtain provided an auxiliary means of action to control the occurrence of the ceramic welding reaction and the formation of the refractory ceramic weld mass. The ceramic welding reaction was stable and well defined.

改変例によれば、噴射ヘツド４の環状出口８を、ガス
カーテン３′を形成するため集束するガスジエツトを噴
射する一連のインジエクターで置換した。この噴射ラン
スを用いても非常に良好な結果が得られた。According to a variant, the annular outlet 8 of the injection head 4 was replaced by a series of injectors which injected a converging gas jet to form a gas curtain 3 '. Very good results were obtained with this injection lance.

実施例 ７ 90重量％のマグネシア及び10％の炭素を含有するマグ
ネシウム−炭素煉瓦によつて形成された製鋼コンバータ
ーの壁上に耐火物にできる限り近似した組成を有する耐
火セラミツク溶接塊体を形成することが所望された。壁
は900℃の温度であつた。これらの煉瓦を炭素を含む粒
子を含有する粒子混合物で噴射した。混合物は酸素70容
量％を含有する酸化ガスキヤリヤー流で500Kg/hrの速度
で噴射した。混合物は重量下で下記組成を有していた： MgO 82％ Si 4％ Al 4％ C 10％ ケイ素粒子は10μｍの平均直径及び5000cm²/gの比表
面積を有していた。アルミニウム粒子は10μｍの平均直
径及び8000cm²/gの比表面積を有していた。炭素粒子は
コークスを破砕して形成した粒子であり、その平均直径
は1.25mmであつた。マグネシア粒子は1mmの平均直径を
有していた。本発明に従い、キヤリヤーガス流の周囲に
ガスカーテンを形成するため、酸化ガスの流速よりも50
％大なる流速で二酸化炭素を噴射することによつて、コ
ンバーターの壁上に酸化ガス中に分散させた粒子を含有
するキヤリヤーガス流の衝突帯域をとりまくようにガス
カーテンを形成した。この方法の実施中セラミツク溶接
反応は安定し良く規定されていることが観察された。噴
射した炭素は全体が酸化されず、従つて形成されたセラ
ミック溶接塊体は約５％の炭素を含有していた。二酸化
炭素によつて形成したガスカーテンがないと、形成され
たセラミック溶接塊体は約３％の炭素しか含有していな
かつた。EXAMPLE 7 A refractory ceramic welded mass having a composition as close as possible to a refractory is formed on the wall of a steelmaking converter formed by a magnesium-carbon brick containing 90% by weight of magnesia and 10% of carbon. It was desired. The wall was at a temperature of 900 ° C. These bricks were sprayed with a particle mixture containing particles containing carbon. The mixture was injected at a rate of 500 kg / hr with an oxidizing gas carrier stream containing 70% by volume of oxygen. The mixture had the following composition by weight: MgO 82% Si 4% Al 4% C 10% Silicon particles had an average diameter of 10 μm and a specific surface area of 5000 cm ² / g. The aluminum particles had an average diameter of 10 μm and a specific surface area of 8000 cm ² / g. The carbon particles were formed by crushing coke, and had an average diameter of 1.25 mm. The magnesia particles had an average diameter of 1 mm. According to the present invention, to form a gas curtain around the carrier gas stream, the flow rate of the
A gas curtain was formed by injecting carbon dioxide at a flow rate that was greater than 100% around the impingement zone of the carrier gas stream containing particles dispersed in the oxidizing gas on the converter wall. During the implementation of this method, it was observed that the ceramic welding reaction was stable and well defined. The injected carbon was not entirely oxidized and the ceramic weld mass thus formed contained about 5% carbon. Without the gas curtain formed by carbon dioxide, the ceramic welded mass formed contained only about 3% carbon.

900Kg/hr〜1000Kg/hrの速度でセラミツク溶接粉末を
放出するためのランスの改変例においては、5mmの直
径、従つて2206mm²の面積を有する中央粉末放出出口６
を用いた。このランスは、例えば冷却環13によつて又は
中央パイプの端にとりつけたスリーブによつて、粉末放
出出口から13mmの間隔を置いた1979mm²の面積を有する
連続環状カーテンガス放出出口も含有させた。ランスは
又外部冷却環12も有していた。In a variant of the lance for discharging the ceramic welding powder at a rate of 900 kg / hr to 1000 kg / hr, a central powder discharge outlet 6 having a diameter of 5 mm and thus an area of 2206 mm ² is used.
Was used. The lance also contained a continuous annular curtain gas discharge outlet having an area of 1979 mm ² spaced 13 mm from the powder discharge outlet, for example by a cooling ring 13 or by a sleeve attached to the end of the central pipe. . The lance also had an external cooling ring 12.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第１図は本発明方法の実施中基体面上での噴射帯域の
図、第２図は本発明の噴射ランスの部分断面図、第３図
は耐火物塊体について行つた侵蝕試験の図である。 １……目標部分、２……衝突帯域、３……環状帯域、
３′……ガスカーテン、４……噴射ヘツド、５……ラン
ス、６……中央出口、７……キヤリヤーガス流、８……
環状出口、９……環状ガス流、10……供給管、11……ダ
クト、12……冷却環、13……冷却環、14……プリズム状
バー、15……溶融ガラス浴。FIG. 1 is a view of the injection zone on the substrate surface during the execution of the method of the present invention, FIG. 2 is a partial sectional view of the injection lance of the present invention, and FIG. is there. 1 ... target part, 2 ... collision band, 3 ... annular band,
3 '... gas curtain, 4 ... injection head, 5 ... lance, 6 ... central exit, 7 ... carrier gas flow, 8 ...
Annular outlet, 9 ... Annular gas flow, 10 ... Supply pipe, 11 ... Duct, 12 ... Cooling ring, 13 ... Cooling ring, 14 ... Prism bar, 15 ... Molten glass bath.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−102082（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−275170（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−13298（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F27D 1/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-62-102082 (JP, A) JP-A-62-59386 (JP, A) JP-A-61-275170 (JP, A) 13298 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. ⁶ , DB name) F27D 1/16

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】酸化されて耐火酸化物を形成し得る燃料材
料の粒子と耐火物粒子との混合物を含有するセラミック
溶接粉末を、燃料粒子の実質的に完全な酸化のために少
なくとも充分な酸素を含有するキャリヤーガスの一つ以
上の流れにより面に対し投射し、投射された耐火物粒子
の少なくとも表面溶融のために充分な熱を燃料粒子の酸
化熱の下に放出させ、前記面に対してセラミック溶接塊
体を形成するセラミック溶接法において、前記キャリヤ
ーガス流を囲繞する実質的に連続するガスカーテンを形
成するよう少なくとも一つの追加ガス流を前記面に対し
て投射することを特徴とする方法。A ceramic welding powder containing a mixture of refractory particles and particles of a fuel material that can be oxidized to form a refractory oxide is provided with at least sufficient oxygen for substantially complete oxidation of the fuel particles. Projecting against the surface by one or more streams of a carrier gas containing, releasing at least sufficient heat for the surface melting of the projected refractory particles under the heat of oxidation of the fuel particles, A ceramic welding process for forming a ceramic weld mass by projecting at least one additional gas stream onto said surface to form a substantially continuous gas curtain surrounding said carrier gas stream. Method. 【請求項２】ガスカーテンを還流として投射する請求項
１記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the gas curtain is projected as reflux. 【請求項３】キャリヤーガスを50〜500mm²の面積を有す
る出口から噴射し、ガスカーテンを、キャリヤーガス出
口から５〜20mmの距離で間隔を置いた一つ以上の出口か
ら噴射する請求項１又は２記載の方法。3. The carrier gas is injected from an outlet having an area of 50 to 500 mm ² and the gas curtain is injected from one or more outlets spaced from the carrier gas outlet by a distance of 5 to 20 mm. Or the method of 2. 【請求項４】キャリヤーガスを300〜2300mm²の面積を有
する出口から噴射し、ガスカーテンを、キャリヤーガス
出口から10〜30mmの距離で間隔を置いた一つ以上の出口
から噴射する請求項１又は２記載の方法。4. The method of claim 1, wherein the carrier gas is injected from an outlet having an area of 300 to 2300 mm ² and the gas curtain is injected from one or more outlets spaced at a distance of 10 to 30 mm from the carrier gas outlet. Or the method of 2. 【請求項５】カーテンガス放出の容積比がキャリヤーガ
ス放出の容積比の少なくとも半分である請求項１〜４の
いずれか１項記載の方法。5. The method according to claim 1, wherein the volume ratio of the curtain gas release is at least half the volume ratio of the carrier gas release. 【請求項６】カーテンガスの放出速度（常圧で計算し
て）がキャリヤーガスの放出速度の1/5より大である請
求項１〜５の何れか１項記載の方法。6. The method according to claim 1, wherein the release rate of the curtain gas (calculated at normal pressure) is greater than 1/5 of the release rate of the carrier gas. 【請求項７】カーテンガスの放出速度（常圧で計算し
て）がキャリヤーガスの放出速度の1/5〜3/5の間である
請求項６記載の方法。7. The method according to claim 6, wherein the release rate of the curtain gas (calculated at normal pressure) is between 1/5 and 3/5 of the release rate of the carrier gas. 【請求項８】ランスを通って循環する流体によって冷却
されたランスからガス流を放出する請求項１〜７の何れ
か１項記載の方法。8. The method according to claim 1, wherein the gas stream is discharged from a lance cooled by a fluid circulating through the lance. 【請求項９】カーテンガスが酸素を含有する請求項１〜
８の何れか１項記載の方法。9. The method according to claim 1, wherein the curtain gas contains oxygen.
The method according to any one of claims 8 to 13. 【請求項１０】キャリヤーガス流により放出される粒子
は溶接塊体中にそれ自体混入される酸化し得る材料の粒
子を含み、カーテン流は実質的に有効酸素を含有しない
請求項１〜８の何れか１項記載の方法。10. The method of claim 1, wherein the particles emitted by the carrier gas stream comprise particles of an oxidizable material which themselves become incorporated into the weld mass, and the curtain stream is substantially free of available oxygen. A method according to any one of the preceding claims. 【請求項１１】燃料材料が、アルミニウム、ケイ素、マ
グネシウム、ジルコニウム及びクロムからなる群中の一
つ以上の材料を含有する請求項１〜10の何れか１項記載
の方法。11. The method according to claim 1, wherein the fuel material comprises one or more materials from the group consisting of aluminum, silicon, magnesium, zirconium and chromium. 【請求項１２】燃料粒子の少なくとも50重量％が50μｍ
未満の粒度を有する請求項１〜11の何れか１項記載の方
法。12. At least 50% by weight of fuel particles are 50 μm
A method according to any one of claims 1 to 11, having a particle size of less than. 【請求項１３】投射される耐火物粒子の重量で少なくと
も大なる部分がアルミナ及び／又はジルコニアからなる
か又はマグネシア及び／又はアルミナからなる請求項１
〜12の何れか１項記載の方法。13. The method according to claim 1, wherein at least a large part of the projected refractory particles comprises alumina and / or zirconia or magnesia and / or alumina.
13. The method according to any one of claims 12 to 12. 【請求項１４】面に向った粉末放出通路に沿ってキャリ
ヤーガスによりセラミック溶接粉末を放出するための粉
末出口を有し、ガス放出のための第二出口又は第二出口
群を有し、ガスが前記第二出口又は第二出口群から放出
されて前記粉末放出通路に対して一般に平行でかつ囲繞
する実質的に連続なカーテンを形成するように、前記第
二出口又は第二出口群を形状づけて形成しかつ粉末出口
に対して軸及び半径方向に間隔を置いて配置されている
請求項１記載のセラミック溶接法を実施するためのラン
ス。14. A gas outlet having a powder outlet for discharging ceramic welding powder by a carrier gas along a powder discharge passage facing the surface, a second outlet or a second outlet group for discharging gas, Are shaped such that they are discharged from the second outlet or outlets to form a substantially continuous curtain generally parallel to and surrounding the powder discharge passage. 2. A lance for performing a ceramic welding process according to claim 1, wherein the lance is formed and is axially and radially spaced from the powder outlet. 【請求項１５】かかる第二出口が連続環状出口である請
求項14記載のランス。15. The lance according to claim 14, wherein said second outlet is a continuous annular outlet. 【請求項１６】かかる粉末出口が50〜500mm²の面積を有
し、前記第二出口又は各前記第二出口が粉末出口から５
〜20mmの距離で間隔を置いてある請求項14又は15記載の
ランス。16. The method according to claim 16, wherein said powder outlet has an area of 50 to 500 mm ² and said or each said second outlet is 5 mm from the powder outlet.
16. A lance according to claim 14 or 15 spaced at a distance of ~ 20mm. 【請求項１７】かかる粉末出口が300〜2300mm²の面積を
有し、前記第二出口又は各前記第二出口が粉末出口から
10〜30mmの距離で間隔を置いてある請求項14又は15記載
のランス。17. The method according to claim 17, wherein said powder outlet has an area of 300 to 2300 mm ² , wherein said second outlet or each said second outlet is from a powder outlet.
16. A lance according to claim 14 or 15 spaced at a distance of 10 to 30 mm. 【請求項１８】かかるランスに冷却剤の循環のためのジ
ャケットが組入れてある請求項14〜17の何れか１項記載
のランス。18. A lance according to claim 14, wherein said lance incorporates a jacket for circulating a coolant. 【請求項１９】第二出口の面積が粉末出口の面積の2/3
〜３倍である請求項14〜18の何れか１項記載のランス。19. The area of the second outlet is 2/3 of the area of the powder outlet.
The lance according to any one of claims 14 to 18, wherein the lance is up to three times.